Software: SimX - Nadelantrieb - Wirkprinzip - Elektromagnet
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Magnet-Geometrie
- Die Zusammenhänge zwischen der Geometrie und den Parametern der konzentrierten Elemente des Antriebs sollen als neuer Element-Typ "MagnGeo" lokal im Modell definiert werden.
- Der Modell-Explorer verfügt über zwei Registerkarten:
- Komponenten = alle Bestandteile der Modellstruktur (Elemente und Connection)
- Typen = lokale Elementtypen analog zu den externen Typen der Modell-Bibliothek
- Der Aufruf des Typ-Designers erfolgt im Modell-Explorer in der Registerkarte "Typen" über das Kontextmenü des Modells (rechte Maus auf Modell-Namen):
- Wir tragen den Namen MagnGeo und einen sinnvollen Kommentar ein:
- Für das grafische Symbol soll ein 16-Farben-Bitmap der Größe 61x61 Pixel erzeugt werden (z.B. stilisierter Schnitt durch obigen Topfmagnet). Die Farbe "Magenta" wird vom Type-Designer als transparenter Hintergrund interpretiert:
- Das Symbol könnte man im Type-Designer direkt bearbeiten, nachdem man zuvor die gewünschte Symbolgröße eingestellt hat.
- Komfortabler geht es mit einem separaten Malprogramm, z.B. dem Windows-Zubehör PAINT.
- Am einfachsten geht es in unserem Fall, wenn man das Bild aus dieser Anleitung benutzt!
- Die separate Bilddatei öffnet man dann im Typdesigner als Symbol.
- Unter Anschlüsse soll die maximal mögliche Kraft Fmax als Signalausgang definiert werden.
- Damit kann man dann später in der Modellstruktur eine Verbindung zum Impulsgenerator herstellen.
- Die Position des Signals am Symbol kann man innerhalb des Rasters frei bestimmen (Drag&Drop).
- Unter Komponenten weisen wir dem Signalausgang zuerst noch die physikalische Einheit Kraft zu. Das ist möglich, weil Signalausgänge innerhalb der Komponenten als Variable behandelt werden:
- Dann definiert man alle erforderlichen Parameter mit Name, Kommentar, Maßeinheit und sinnvollem Standardwert:
Name | Kommentar | Wert | Einheit ------------------------------------------------- my0 | Magn. Feldkonst. | 1.256E-6 | H/m Bmax_zul | Max. Flussdichte | 1.2 | T d_Anker | Ankerdurchmesser | 10 | mm L_Faktor | L_Anker/d_Anker | 2 | - rho_Eisen | Massedichte | 7.8 | g/cm³
- Der Wert der Magnetischen Feldkonstante ist mit einem Schreibschutz zu versehen:
- Außerdem muss man alle zu berechnenden Ergebnis-Größen als Variable ohne Anfangswert mit einer sinnvollen Standardeinheit für die Darstellung im Ergebnisfenster definieren (für Fmax bereits erfolgt!):
Name | Kommentar | phys. Größe ------------------------------------------ L_Anker | Ankerlänge | Abmessungen A_Anker | Ankerquerschnitt | Fläche V_Anker | Ankervolumen | Volumen m_Anker | Ankermasse | Masse Fmax | Max. mögl. Kraft | Kraft
Verhalten eines Elementtyps kann durch Algorithmen oder Gleichungen beschrieben werden:
- Algorithmen definieren eine Folge von Anweisungen, die innerhalb eines Algorithmus-Abschnittes exakt in der vorgegebenen Reihenfolge abgearbeitet werden. Man ist selbst dafür verantwortlich, dass die verwendeten Operanden zum Zeitpunkt der Benutzung sinnvolle Werte enthalten.Syntax: Variable := Ausdruck;
- Gleichungen (engl. Equation) besitzen eine linke und eine rechte Seite, die durch ein "=" miteinander verknüpft sind. Die Gleichungen werden vor dem Beginn der Simulation automatisch analysiert und die Reihenfolge der Abarbeitung wird innerhalb eines Gleichungsabschnitts intern festgelegt. Syntax: Komponente = Ausdruck;Wenn möglich sollte die Beschreibung des Verhaltens durch Gleichungen erfolgen. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit von Optimierungen durch die symbolische Analyse.
- Syntax ist hier nur angedeutet. Die Details findet man im Hilfesystem von SimulationX.
Algorithmus als Spezialfall:
- Wir berechnen in unserem Geometrie-Element ausgehend von den gegebenen Abmessungen und Stoffkonstanten Schritt für Schritt die Parameter der idealisierten Elemente (Punktmasse, Magnetkraft).
- Für diesen Spezialfall sollte im Sinne einer vereinfachten Fehlersuche ein Algorithmenabschnitt benutzt werden.
- Da hierbei die Abarbeitungsreihenfolge der Anweisungen nicht verändert wird, kann man bei falschen Zwischenergebnissen sehr einfach nachvollziehen, bis zu welcher Anweisung noch alles richtig berechnet wurde.
- Algorithmen sind typisch für klassische Programmiersprachen.
Gleichungen als Normalfall:
- Die einzelnen Gleichungen beschreiben Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen (Effekte).
- Diese physikalischen Wechselwirkungen sind durch ihre Gleichzeitigkeit gekennzeichnet.
- Die einzelnen Gleichungen wirken deshalb aus Sicht des Nutzers "praktisch" gleichzeitig, es existiert keine Abarbeitungsreihenfolge.
- Gleichungen sind typisch für Modellbeschreibungssprachen.
MagnGeo-Verhalten:
- Da die Modellierung im Normalfall mittels Gleichungen erfolgen sollte, existiert für einen neuen Element-Typ nur ein leerer Equation-Abschnitt.
- Wir benötigen jedoch einen Algorithmen-Abschnitt und müssen uns einen solchen erst hinzufügen (Siehe obiges Bild).
- In Form eines Algorithmus beschreiben wir die folgenden Zusammenhänge in der richtigen Rechenreihenfolge: